不同国家如何促动分布式储能参与电力市场 附面向电力市场的分布式储能聚合参与电网调峰.docx

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1、不同国家如何促动分布式储能参与电力市场目前美国、英国、德国、澳大利亚等国家的市场规则制定者均在积极探索分 布式储能参与批发电力市场的模式与机制，为国际上其他分布式储能市场修改相 关市场规则提供了相应借鉴。美国在消除储能和分布式能源参与电力市场障碍方面，美国从技术和电力市场规 则两方面着手进行解决。在技术方面，美国能源部推出“分布式能源系统网络优 化计划 ”（thenetworkoptimizeddistributedenergySystemsprogram, NODES ）,对虚 拟储能资源的网络化应用给予资金支持，开发能够灵活调控并优化储能等分布式 能源应用的系统，以提升电网稳定接纳分布式能

2、源的水平，同时保证用户用电质 量不受影响。在电力市场规则方面，FERC先后于2013年发布792号法令简化 小型发电设备的并网流程，2015年发布745号法令允许消费端能源产品和服务 参与批发电力市场，2016年开始就储能与分布式能源参与电力市场方面的规则 进行建议征集和全面修改。以下是关于这些电力市场规则的详细内容。2013年11月，美国联邦能源管理委员会（FERC）发布792号法令，为包 括储能在内的小型发电设备简化并网流程。在政策制定期间，FERC举行了一次 研讨会，专门解决储能装置是否能被定义为小型发电设备（依照并网规程和协议 能够发电的设备）的问题。最终792号法令将小型发电设备定义

3、为：并入电网后， 能够发电/存储电力、最大输出功率不大于20MW的设备。重新定义的小型发电 设施包括储能技术，对储能未来的应用奠定了基础，为储能以何种身份、流程并 入FERC管辖的电网指明了道路。2015年12月，美国最高法院对745号法令进行了修订，允许包括需求响应 在内的消费端能源产品和服务参与批发电力市场，并且可以获得与传统发电资源 相同的补偿。法案的修订一方面使得工商业和居民用户端应用的新型能源技术可 以获得更多报酬I，激发光伏、储能、能源管控等消费侧能源技术市场的快速发展。 另一方面增强了需求响应、分布式发电、储能等用户侧需求响应资源相对于传统 化石燃料和集中式发电站的竞争力，推动了

4、电力价格的下降。2016年，加利福尼亚独立系统运营商（CAIS0）、宾州-新泽西-马里兰州际 联合电力系统运营商（PJM）、纽约独立系统运营商MYISo纷纷向FERC提出建 议，申请修改其市场规则，推动分布式能源聚合参与电力市场交易。为了响应这 些提案，2016年11月，FERC发布了市场规则修改建议公告，针对如何消除电 储能和分布式能源聚合参与批发电力的障碍提出建议。公告首先明确了电储能的 定义，即“电储能指存储来自电网的电力、稍后再送电给电网的各种储能技术， 包含电池、飞轮、压缩空气储能、抽水蓄能等，且该定义与容量大小无关，与其 在电力系统中的安装位置也无关。”针对分布式能源聚合，FERC

5、提出要求每个 RTo/ISO都明确分布式能源聚合商的定义，并将其作为一类市场参与者，能够在 现有的模式下参与到批发电力市场中。公告还从分布式能源聚合参与电力市场的 资格、安装位置、容量要求、参与方之间的协调、协议等方面提出的建议，见下 表。表：FERC关于分布式资源聚合如何参与电力市场的规则修改建议项目建议内容参与资格每个RTO/ISO应允许任何技术通过分布式资源聚合商参与批发电力市场安装位置只要分布式资源被安装在配电网中，那么它也可以参与其他任何补贴计划（例如净计量计划、需求响应计划等）容量要求不对单个分布式资源的最小或最大容量设定要求。但要求聚合在一起参与电力市场的分布式能源最小功率为IO

6、o kW参与方之间的协调当一家分布式能源聚合商新增分布式资源聚合单元，或者 更改现有资源组合时，需要在RTo/ISO、分布式资源所有 者、相关的配电公司或者公共事业公司之间进行协调，以确保聚 合的资源能满足通过聚合商向RTo/IS。提供服务的技术要 求参与协议每个RTo/ISO不应限制分布式资源聚合商参与批发电力市 场所采用的商业模式；分布式资源聚合商应提供一份聚合 后的分布式能源清单，清单信息包含每个分布式能源的容量、安 装在配电系统中的位置以及极限工况等内容2018年2月，FERC发布841法令的草案FinalRuleonElectricstorageResourceparticipati

7、oninMarketsOperatedbyRegion alTransmissionOrganisations,orRTOs,andIndependentSystemOperators,orISOs ,正 式要求RTOs和ISOs建立相关的批发电力市场的模式、市场规则，包括储能技 术参数，参与市场的规模要求以及资格等，以使储能可以参与RTOS/ISOS运营的 所有电力市场。针对市场参与模式、市场规则的建立，FERC提出了四项标准：在该模式 下，储能资源必须能够合法地在RToS/ISOS市场（包括容量，能量和辅助服务市 场）中提供所有其具备技术能力的服务；电网运营商必须能够调度储能资源， 且储能

8、资源能够以买方和卖方的身份按照电力批发市场的节点边际电价来结算； 储能的物理属性和运行特性必须通过竞标指标或其他方式被考虑计入；规模 大于IOOkW的储能资源必须具备参与市场的法定资格（但是RT0sIS0s可以设 置一个更低的门槛)。同时FERC启动新的规则制定程序，针对分布式资源聚合公开征求建议。 2018年4月，FERC召开分布式能源技术讨论会，针对分布式能源聚合的位置要 求、分布式能源的互联与电网接入、位于多个网络节点的分布式能源聚合的可行 性、针对同一个服务的双重补偿、分布式能源的数据及建模，联邦与州监管机构 的监管界限的明确以及各主体之间，包括RTO/ISO,分布式能源聚合商和配网公

9、 用事业等之间的协调等问题展开了讨论。此次会议后，FERC收到了超过50多 份意见与建议，截止到本篇文章完稿之际，FERC还处于吸收与评估这些建议并 制定下一步工作计划的阶段。英国与美国FERC发布的一系列法案不同，英国能源监管机构英国燃气与电力办 公室和英国商务、能源和工业战略部于2017年7月发布的“英国智能灵活能源 系统发展战略”(以下简称“战略”)，主要从“消除储能发展障碍”、“构建智能 能源的市场机制和商业模式”、“建立灵活性电力市场机制”三个方面入手推动英 国构建智能灵活能源系统，并制定了推动储能发展的一系列行动方案，是推动储 能参与电力市场并解决英国电力系统面临问题的最主要的纲领

10、性文件。为进一步降低储能等灵活性资源参与市场的门槛，“战略”提出，政府应当 简化对于储能和需求响应设备的准入和管理要求，允许需求响应提供方转移资产 设备，允许其从容量市场和辅助服务市场获取叠加收益。在“战略”发布后不久, 大批储能项目参与电力市场的重心集中到了容量市场和辅助服务市场中。而随着2017年12月，英国商务、能源与工业战略部和英国国家电网发布报 告，针对T-4的容量拍卖，将时长半小时的电池储能的降级因数(De-ratingfactor) 从先前设定的96%降低至17.89%；针对T-I的容量拍卖，将半小时的电池储 能降级因数降低至21.34%,时长少于4个小时的储能系统从容量市场中能

11、够获 得的收益减少，应用方向也从容量市场迅速转到批发市场、平衡市场等可以通过 能量套利获取收益的市场中。针对这一市场变化，为了消除分布式储能等负荷侧资源参与平衡市场的障 碍，2018年5月，英国输电系统运营商国家电网发布的报告，放松平衡市场的 准入。该报告提出将创造一类新的市场参与者 虚拟主导方(VirtUaILeadParty) 和一类新的平衡市场服务供应单元二次平衡机制单元 (Secondarybalancingmechanismunits, SBMU)参与平衡市场。其中，二次平衡 机制单元可以是独立的，也可以是聚合的资源，最小规模为IMW。为了便于实 施，未来还将对并网导则进行进一步修改

12、，简化和明确聚合商参与平衡市场的流 程。德国德国在“社区储能模式”、“虚拟电厂模式”等方面的探索较早，而在分布式 储能参与电力市场方面也暴露过很多制度方面的障碍。近年来，德国也开始尝试 通过调整市场规则，为分布式储能参与电力市场提供便利，其中影响较大的是德 国联邦电网管理局对二次调频和三次调频的竞价时间和最低投标规模进行的调 整。针对竞价时间，自2018年7月起，二次调频和三次调频的竞价时间由每周 改为每口进行。同时，其供应时间段也由原来的“每天2段、每段12小时”，改 为“每天6段，每段4小时二竞价在交付日的前一周上午十点开始，在交付日 前一日的上午八点结束。针对最低投标规模，自2018年7

13、月起，经联邦电网管理局许可的小型供应 商有机会提供低于5MW (原先要求的最小规模)的二次调频和分钟调频服务， 如IMW、2MW、3MW等，前提是该供应商在每个调频区域、每个供应时间段, 针对每个调频产品，只能以单一竞价单元参与报价，以防止大储能电站拆分成小 单元参与竞价。这些规则修改能够让可再生能源设备、需求侧管理系统、电池储能设备等装 机功率较小的运营商有机会进入辅助服务市场，每天的竞价和更短的服务供应窗 口允许可用的储能容量参与更多目标市场，能够更有效的激发聚合的储能容量获 得收益叠加。澳大利亚在推动分布式储能参与电力市场交易方面，澳大利亚主要从开放更多市场、 维持公平、合理的市场竞争环

14、境，创建新的主体身份等角度进行规则的修改。在开放更多市场方面,2016年11月24日，澳大利亚能源市场委员会(AEMC) 发布“国家电力修改规则2016”，将辅助服务从现有供应来源体系中“解绑”出 来，并开放给新的市场参与者，即，大型发电企业以外的、市场化的辅助服务提 供商。澳大利亚调频辅助服务规则修订后，市场参与者既可以在一个地点提供辅 助服务，也可以将多个地点的负荷或机组集合起来提供服务。该规则于2017年 7月开始实行，大大增加了储能参与澳大利亚电力辅助服务市场的机会，不仅有 助于增加澳洲调频服务资源的供应，还能够降低调频服务市场价格。在创建公平合理的市场竞争环境方面，年8月，澳大利亚市

15、场能源委员会 (AEMC)发布“NationalElectricityAmendmentRule2017 ( Contestabilityofenergyservices) , 要求：限制电网拥有或控制用户侧资源，允许消费者更多地控制其资产的使用；限制配网系统运营商利用用户侧资源获取不合理收益(不被监管者允许获 得的收益)。配网系统运营商应当从消费者或其他能源供应商处购买这些服务；提高能源监管框架的清晰度和透明度，界定受到经济监管的能源服务的范 围，明确能源市场开放的边界；激发并鼓励市场竞争，充分的市场竞争将有助于先进能源解决方案的创新 和应用；防止配电公司为使电网利益最大化而限制用户侧资源提

16、供多重服务；支持消费者通过市场方式选择能源供应方式。该规则的发布旨在通过界定 用户侧资源的所有权和控制权，明确用户侧资源可以提供的服务，来保护用户侧 资源在参与电力市场过程中遭遇不公平竞争。除此之外，目前澳大利亚市场规则制定者AEMC正在进行规则修改，希望 通过创建一个新的市场注册主体需求响应服务供应商DRSP,使得需求响应 资源能够直接在批发市场中进行竞价，为需求侧带来更多、更透明的市场机会， 同时能够为批发市场引入更多竞争，防止价格虚高、维护电力系统稳定。总结善虑到分布式储能大量散落在用户端，如何通过聚合大量分布式储能参与电 力市场交易成为多个国家研究的重点。目前，美国、英国、德国和澳大利

17、亚等国 家正在着手通过降低市场准入规模门槛、设定新的市场主体、为分布式储能开放 更多市场等方式，消除分布式储能参与电力市场的障碍。但由于分布式储能涉及 到不同类型、不同工况、不同技术特性的技术设备，涉及储能设备所有者、聚合 商、配网公司、RTO/ISO等不同的市场主体，同时也涉及用户账单管理、能量市 场、辅助服务市场等多类收益来源，因此未来还需要在技术、模式、政策以及市 场规则等方面进一步协调与优化，以达到最大化发挥分布式储能价值的任务与目 标。面向电力市场的分布式储能聚合参与电网调峰【摘 要】分布式储能在未来电网广泛应用是必然趋势，作为需求侧资源， 在电力市场环境下，如何参与电网运行是一个重

18、要问题。【关键词】电力市场;分布式储能;聚合商;调峰;调度模型1分布式储能聚合参与调度架构分布式储能聚合参与电网调度架构如图1所示。DESAP通过与分布式储能 业主签订合同获得其代理权，由DESAP负责在分布式储能侧安装信息采集和控 制设备,分布式储能与DESAP之间的数据传递和设备控制都以自动化方式进行。 考虑到各个分布式储能在参与调峰过程的贡献差异，DESAP向分布式储能支付 费用时应基于分布式储能的调峰效果支付电量费用，包括充电电量费用和放电电 量费用。DESAP根据所辖区域内分布式储能充放电行为的历史数据，预测未来 一段时间的闲置容量，并将其聚合，根据聚合的可控容量制定报价策略，以独立

19、 的市场主体向电力交易中心提交出力和报价信息;按照市场规则出清各市场主体 的中标电量，电力交易中心将中标情况交给调度中心进行安全校核及阻塞管理， 确定最终的中标电量;调度中心将中标电量以充放电指令反馈给DESAP,再由 DESAP下达至区域内分布式储能执行。在这个过程中，DESAP充当中间商，传 递信息流，分布式储能执行指令，通过电网实现能量流的传递。2市场环境下DESAP参与调峰途径智能电网环境下，需求响应资源控制更加精准，集群作用显著且波动性小， 分布式储能将资源响应控制权交给DESAP,具有响应快、成本低的优点，可以 为电力市场提供优质的调峰产品。同时DESAP由大量小容量的分布式储能聚

20、合 而成，少数分布式储能未及时响应DESAP下达的指令对整体影响很小，提高其 提供调峰产品的可靠性。随着电力市场化改革，调峰辅助服务也将不再传统地依 靠调度中心决定，而是由各个市场主体主动参与，发挥市场在资源配置中的决定 性作用。新能源消纳与深度调峰资源匮乏的矛盾口益突出，DESAP参与深度调峰辅 助服务可以有效缓解该问题。不同于调峰机组在深度调峰交易市场上申报的是深 度调峰电量和申报价格，DESAP上报负荷需求调峰电量和申报价格，其中负荷 需求调峰电量是指深度调峰辅助服务市场开启时段，DESAP主动申请增加负荷 需求的电量。为了避免DESAP在深度调峰资源匮乏的地区哄抬报价获取暴利， 对申报

21、价格设置上限约束。电力交易中心对调峰机组和DESAP的申报电量统一 对待，按照统一边际成本结算深度调峰补偿费用。DESAP在深度调峰交易市场 上竞标成功后，电网按照中标电量对其充电，DESAP需向电网支付充电费用， 充电费用按同时段能量市场实时电价结算。因此，DESAP参与深度调峰交易市 场既能以低价格对储能设备充电，同时能获得深度调峰补偿费用。尽管我国大部 分地区电力供应过剩，然而阶段性、地域性的电力供应紧张仍时有发生，通过需 求响应是实现负荷削峰的重要手段。需求侧竞价是实现需求响应的一种机制，是 用户通过改变自身用电行为，主动参与市场竞争以获取相应的经济补偿。DESAP 以市场竞标的方式参

22、与需求侧竞价，为了削减电网的尖峰负荷，DESAP在需求 侧行使发电商的职能，向电力交易中心提供出力和期望价格。与发电商相比，DESAP位于需求侧，直接向负荷供电降低社会成本;与可中断负荷用户相比， DESAP不需要考虑缺电引起的停电损失。电力交易中心按照统一边际成本结算 DESAP和可中断负荷用户的中标电量与补偿价格。DESAP按照调度中心的放电 指令向负荷供电，电网需向DESAP支付放电费用，放电费用按同时段能量市场 实时电价结算。因此，DESAP在需求侧竞价中获得“削峰”补偿费用，同时能以 高价格放电。3模型求解3.1 算法3.1.1 潮流算法低压主动配电网多DG接入情境下分布式储能容量的

23、配置情况。配电系统有 很多与输电系统不同的特征，如系统拓扑结构一般为辐射性树状、电压等级较输 电网低、支路电阻不能忽略等，无法应用快速解耦法。同时在进行系统潮流计算 时收敛性问题非常突出，使用牛拉法时初值问题可能会导致结果发散。3.1.2 遗传算法遗传算法是一类借鉴生物界的进化规律（适者生存，优胜劣汰遗传机制）演 化而来的随机化搜索方法。具有并行性、自适应寻优等特点，适合同时对多个储 能功率计算的要求，所以这里采用遗传算法作为分布式储能容量优化模型的求解 算法。将遗传算法生成的每一个个体用八位二进制数来进行编码，之后带入设定 情景进行适应度函数（目标函数）计算，通过遗传操作提高适应度高的个体进

24、入 下一代的几率，通过交叉、变异等操作以模仿生物界产生新的个体防止整个种群 陷入局部最优的早熟现象。将新一代种群按照上述方法重复实验，直到满足终止 条件得出优解。3.2 求解流程通过采用遗传算法生成储能容量的初始种群，得到对应目标函数值以寻求各 分布式储能较优容量解，并保留到算法下一代。通过筛选优化，以寻求不同DG 准入容量情景下储能容量的佳配置方案。在遗传算法内采用前推回代方法进行潮 流计算，由潮流计算后所得各节点电压幅值等参数作为约束条件，若不满足约束 条件，则降低该个体在种群当中的适应度直至淘汰。上述过程模拟为某时间段储 能容量求解，若在储能规定的持续运行时间内储能容量约束指标SOC 一

25、直符合 要求，则保留结果并进行分析，否则仍然需要剔除该组数据。将最后符合约束条 件的各时间段所得数据统一整理，选取能够满足DG任何出力下的储能容量作为 最优方案。3.3 DESAP实时调度优化模型DESAP要在深度调峰、削峰时段按照日前中标电量执行充放电行为。当实 际的聚合可控容量存在预测偏差时，DESAP对日前调度的执行结果小于中标电 量，需要对其进行罚款，以降低电网调度成本。DESAP除了参与深度调峰和削 峰获取补偿费用，还可以在其余时段出力，利用能量市场的价格差获利，同时降 低因预测偏差带来的罚款。此外，考虑到电池损耗，DESAP需要向分布式储能 用户支付补偿费用。结束语新能源电力系统的

26、发展对电网调峰能力提出了极大挑战，电网利用储能装置 实施削峰填谷，参与需求响应，可以减少电网调峰压力，提高电网运行效率。储 能技术进步和需求侧演化发展使得分布式储能在电力系统中广泛应用，然而分布 式储能的应用特性决定了其在空间上的接入点布局呈分散性，且其容量较小，难 以为电网直接调度利用。通过聚合管理可以充分挖掘分布式储能的利用价值，同 时具有调度方式灵活的优点。另一方面，新一轮电力体制改革全面启动，电力市 场化建设加速进行，诸多省份已允许电储能资源以独立的市场主体参与电网运 行，这也给分布式储能如何在电力市场环境下参与电网调峰带来新的问题。综上 所述，以上内容就是对面向电力市场的分布式储能聚

27、合参与电网调峰的论述。参考文献：川丁小龙.分布式电源和储能融合应用前景分析UL智能建筑与智慧城市， 2018 (11)： 109-110.2刘辉，张磊，张俊杰，王顺森，谢永慧.基于压缩空气储能的分布式能源 系统热力学特性分析J.节能技术,2018, 36 (04)： 325-330.引李秀磊，耿光飞，季玉琦，陛凌芝.含分布式电源的配电网中电池储能系 统运行策略J.电力自动化设备，2017, 37 (11)： 59-65.4陈卓，杨子龙，郭立东，陈媛媛，王一波.分布式光伏+储能系统的关键技 术研究J.太阳能,2017 (10)： 39-41.5竺庆茸，黄文杰，徐修华，张韬.分布式能源对主动配电网谐波特性影响 的研究J电力工程技术,2017, 36 (05)： 93-97+108.